建筑内环境壁布阻燃技术的开发研究

[摘 要]随着我国经济的快速发展，人们的生活水平得到了不断地提高，壁布近年来已成为工程装修必不可少的材料之一，如酒店、KTV、夜场、会所、酒吧、宾馆、歌厅等装修，当然家庭装修中壁布也在慢慢普及。但其不阻燃，却是一个致命的缺点，一旦起火，就会“火上浇油”。故其广泛使用增加了火灾发生的可能性，这对人身财产带来了一定的安全隐患。通过阻燃技术的使用，使得壁布的应用领域更加广阔，同时又使得壁布的防火安全性得到了很大的提高。本文主要介绍了壁布阻燃方法，研究了壁布的阻燃技术，并对阻燃技术的发展趋势进行了简单的分析。

[关键词]壁布；阻燃；技术；发展

中图分类号：TU111.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0243-01

引言

随着人们对高档装饰材料的需求和工艺技术水平的提高，又在墙纸的基础上设计生产出特殊布基的壁布产品，投入市场以来，得到顾客的广泛应用。然而，壁布的可燃性增加了其使用时发生火灾的可能性。为了减少火灾的发生，壁布阻燃技术得到了快速的发展。壁布阻燃技术的使用，有效地保障了壁布材料使用的安全性，对促进壁布的广泛使用有着积极的作用。

1 壁布阻燃方法

壁布阻燃的方法多种多样，按阻燃剂的引入方式和生产过程，可将壁布的阻燃改性方法分为以下几种：

1.1 共聚法阻燃

能够达到长久的阻燃效果是共聚法的主要优点，不会对布料的机械性能产生很大的影响，国外工业化的阻燃壁布品种，主要采用就是共聚法阻燃改性方法，但共聚法也有其缺点，就是工艺相对比较复杂，而且开发成本较高。

1.2 共混法阻燃

操作费用低和简单易行是共混法的主要优点，但共混法难以找到合适的添加型阻燃剂，而且耐久阻燃性要远差于共聚法，除此之外，共混阻燃改性还需要解决其毒性、界面相容性以及分散性等问题。

1.3 接枝阻燃法

接枝阻燃改性是使聚酯与乙烯基型的阻燃单体通过用化学引发剂、紫外线或高能电子束辐射发生接枝共聚的一种方法，该方法不但效果好而且而持久性强，但后接枝共聚和复合纺对生产成本和技术条件的要求都比较高，因此，难以被普遍采用。

1.4 后整理法阻燃

适用面广、工艺简单、成本低廉是后整理法的主要优点，同时，后整理法能够满足不同程度的阻燃要求，但其阻燃剂持久性不理想，而且用量较大，影响织物与纤维的强力和手感等物理机械性能，目前在壁布阻燃后整理法仍是的重要方法之一，特别是含磷共聚型阻燃剂，其因具有发烟量低、效率高以及无毒等特点，而受到人们的广泛关注。

2 壁布纤维的燃烧及阻燃机理

2.1 壁布纤维燃烧过程

在壁布受热分解的过程中会有大量的烟雾、热量以及可燃性物质生成。在受热的初始阶段，分子中会有环状低聚物生成，经过B-H的转移生成乙烯基酯和羧酸，通过脱羧对苯二甲酸会生成二氧化碳、酸酐苯甲酸等，在乙烯基酯分子链之间会有链脱离过程和聚合反应的发生而生成环烯状交联结构，继续降解则会生成一氧化碳、酸酐乙醛以及小分子的酮类物质等，同样可能会有活泼的自由基产生。

2.2 壁布纤维的阻燃机理

磷系阻燃剂是壁布纤维所用的主要无卤阻燃剂，磷系阻燃剂的阻燃机理是通过对聚合物炭化的促进，减少可燃性气体的生成量，从而起到阻燃的作用。磷系阻燃剂改性的阻燃壁布燃烧的过程中，生成在其燃烧表面的无定形碳能有效地将氧气以及热量与燃烧表面进行隔绝，此外，磷酸类物质在分解过程中会吸收大量的热量，对聚酯的降解反应也起到了一定的抑制作用。

3 卤系和磷系阻燃剂及其阻燃技术开发

3.1 共混型卤系阻燃剂

溴代物是壁布阻燃处理的卤素化合物中最为主要的一种。溴类阻燃剂的应用比较广泛，主要是因为其阻燃效果好，而且添加量也相对较小。上世纪开发了许多共混型芳香族溴系阻燃剂和阻燃聚酯纤维，它主要是用溴二苯醚作为阻燃添加剂与聚酯共混纺丝而成。所有的溴系阻燃剂当中，含溴量最高的为十嗅二苯醚，其分解温度一般都高于350℃，而且具有极佳的热稳定性、较高纯度以及燃烧时过程中不会有大量的有毒气体产生。

3.2 共聚型卤系阻燃剂

尽管卤素阻燃剂具有较好的阻燃效果，但其也存在许多不足之处，如在壁布纺丝的过程中，卤素阻燃剂会严重腐蚀喷丝板和设备，通常会降低壁布的耐光牢度，一旦有光照射到染料，就会使其与溴化物发生反应，导致纤维变黄，颜色恶化。在燃烧时含卤素的阻燃材料时，会有腐蚀性和刺激性的卤化氢气体放出，尤其是在高温裂解或燃烧一些含卤素类阻燃体系时，会导致有毒物质的产生，严重威胁生命与财产的安全，因此，无卤化阻燃材料的使用比较广泛。

3.3 共混型磷系阻燃剂

随着人们环保意识的不断增强以及对阻燃材料和火灾研究的不断深入，越来越重视具有低毒及低烟的磷系阻燃剂。磷的质量百分含量为5%时就会导致壁布产生自熄的行为，而在同等的条件下，溴的质量百分含量要占到17%左右才会导致壁布产生自熄的行为。磷系阻燃剂的综合性能比较强，磷系阻燃剂不但可以避免由卤素阻燃剂引起的纤维脆性增加、颜色恶化以及耐光牢度降低等问题，通常还会改善纤维的染色性能和色泽。目前磷系阻燃剂主要包括膦酸衍生物、膦酸酯类以及磷酸醋等。

3.4 共聚型磷系阻燃剂

近年来，含磷共聚改性型阻燃壁布越来越多的人们的关注，具有双反应团的磷系反应型阻燃剂竣酸烷基膦酸己研制成功，并开始了工业化的生产。它是一种白色晶体，主要是由不饱和脂肪酸以及苯基磷化物等合成的，含磷量为14.2%，熔点为156～158℃，具有较好的热稳定性，分解温度在275℃以上。由于具有较低的分解温度，因此必须将聚合温度控制在270℃以下，否则会对聚酯切片的质量和聚酯的缩聚工艺产生一定的影响。虽然在使用磷系阻燃剂时不会导致有毒物质的产生，但阻燃剂的生产过程以及各种中间体都具有毒性。人们对硅系阻燃剂及其它无机阻燃剂的研究与应用也越来越重视。无机阻燃剂不仅廉价安全，而且无毒、无烟、无腐蚀性，如碳黑、陶瓷硼酸以及云母等无机物也被用于壁布的阻燃改进性。

4 阻燃技术展望

4.1 法规的健全

实践证明，阻燃剂、阻燃材料和阻燃技术的发展与一个国家阻燃法规的健全与否有非常密切的关系。一般规律为，如果一个国家有严格的法规，那么该国的阻燃技术发展较好。阻燃技术在我国已引起重视，现正需要按照我国的实际情况，并参照国外实际经验，逐步制订各项阻燃产品和测试方法的标准。

4.2 开发微粒化技术

颗粒越细，对材料的物理机械性能影响越小。许多厂家研究改进生产进程，以获得细颗粒的无机阻燃剂，也进行颗粒形态和级配控制，以使材料获得较好的流动性。

4.3 阻燃剂的微胶囊化

胶囊可防止阻燃剂与材料直接接触，并可解决阻燃剂的迁移问题和改善材料的加工流动性。目前许多厂家研究此领域，但尚无工业产品间世。一般用两种方法，即分散包覆法和载体包覆法，前者是选择一种可燃性小、溶解度参数与所配合树脂相匹配的材料，如硅胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、按乙基纤维素、有机硅、环氧树脂、水溶性脉醛树脂和三聚氰胺一甲醛树脂；后者将液态或熔融阻燃剂吸入多孔载体中，多孔载体如果也是阻燃剂则更好。

5 结语

当前，我国壁布阻燃技术尚处于初步发展阶段，与发达国家相比还比较落后，各项技术还不够完善，还有很大的发展空间。随着科学技术的快速发展以及对壁布需求量的不断增加，壁布阻燃技术必将得到快速的发展。在壁布使用的过程中，我们还应不断地加大对阻燃技术研究的力度，力争能够完全避免壁布在使用过程中有火灾现象的发生。

参考文献

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[2] 姜向新，陆湛泉，肖鹏等.聚丙烯用无卤阻燃剂评估方法[C].全国阻燃学术年会会议.2014.

[3] 和秀岭.涤纶阻燃技术研究进展[J].中华民居旬刊，2013，（3）.

作者简介

陈小波（1995-），男，本科生，绍兴文理学院元培学院，研究方向：纺织材料与纺织品设计。

基金项目

2014年度绍兴市大学生科技创新项目；项目名称：建筑内环境阻燃、隔音环保壁布开发。

通讯作者

骆斌